Влияние уступообразного горного рельефа на результаты магнитотеллурических зондирований

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Задачей проведенных исследований являлась оценка влияния рельефа, заданного в виде системы крутых уступов, на кривые кажущегося сопротивления и определяемые по ним параметры геоэлектрических разрезов при магнитотеллурических наблюдениях. Она решалась с помощью трехмерного математического моделирования магнитотеллурических полей конечно-разностным методом программой Maxwellf. Анализировались зависимости кривых и результаты их одномерной инверсии от параметров блоков, составляющих двумерные и трехмерные модели. Оценивались искажения, смещающие инвариантные кривые кажущегося сопротивления, рассчитанные на ступенях лестницы, от кривых МТЗ, замеренных на плоской границе земля–воздух. При этом геоэлектрические параметры блоков, расположенных под плоской границей раздела, равны задаваемым под моделью с рельефом. Решить проблему построения геоэлектрических моделей в условиях ступенчатого изменения рельефа местности можно с помощью трехмерного математического моделирования кривых кажущегося сопротивления, скорректированных нормализующими коэффициентами, учитывающими переход к 3D-модели с плоской границей земля–воздух. Однако они зависят от периода вариаций. В силу этого целесообразнее оценить использование программ трехмерной инверсии, включающие топографию местности в стартовые трехмерные модели. Перед проведением этой процедуры необходимо знать, какие могут быть смещения кривых кажущегося сопротивления при недоучете влияния на них рельефа и отклонений, получаемых при их инверсии, геоэлектрических параметров разрезов от тестовых моделей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Белявский

Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: victor.belyavsky@list.ru
Россия, Троицк

Список литературы

  1. Белявский В.В. Использование инвариантных кривых МТЗ при глубинных магнитотеллурических исследованиях // Физика Земли. 2007. № 3. С. 51–59.
  2. Белявский В.В., Сухой В.В. Методика рудного аудиомагнитотеллурического зондирования // Физика Земли. 2004. № 8. С. 68–87.
  3. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Модели и методы магнитотеллурики. М.: Научный мир. 2009. 680 с.
  4. Варенцов Ив.М., Бай Д. Геоэлектрическая модель тектоносферы Восточного Тибета по данным глубинных и разведочных МТ/МВ зондирований. Материалы VI Межд. симп. “Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов”. Бишкек: НС РАН. 2015. С. 169–177.
  5. Варенцов Ив.М., Лозовский И.Н., Родина Т.А. и др. Геоэлектрические модели тектоносферы в области корового течения с Тибета в Индокитай. Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 50-й юбилейной сессии Межд. научн. семинара им. Д.Г. Успенского – В.Н. Страхова. М.: ИФЗ. 2024. С. 110–114.
  6. Berdichevsky M.N., Vanyan L.L., Dmitriev V.I. Methods used in the USSR to reduce near-surface inhomogeneity effects on deep magnetotelluric sounding // Phys. Earth Planet. Inter. 1989. V. 53. P. 194–206.
  7. Counil J.L., le Mouel J.L., Menvielle M. Associate and conjugate directions concepts in magnetotellurics // Annalles. Geophysicae. 1986. V. 4B (2). P. 115–130.
  8. Druskin V., Knizhnerman L. Spectral approach to solving three-dimensional Maxwell’s diffusion equations in the time and frequency domains // Radio Sci. 1994. V. 29 (4). P. 937–953.
  9. Jiracek G.R. Near-surface and topographic distortions in electromagnetic induction // Surv. Geophys. 1990. № 11. P. 163–203.
  10. Kumar D., Singh A., Israil M. Necessity of terrain correction in MT data recorded from Garhwal Himalayan Region, India // Geosciences. 2021. V. 11. P. 482. https://doi.org/10.3390/ geosciences11110482
  11. Kumar S., Patro P.K., Chaudhary B.S. Subsurface resistivity image of Sikkim Himalaya as derived from topography corrected MT Data // J. Geol. Soc. India. 2022. V. 98. P. 335–343.
  12. Kumar G.P., Manglik A. Effect of Himalayan topography on 2D interpretation of MT data // Current science. 2011. V. 100 (3). P. 390–395.
  13. Tanaka R., Yamaya Y., Tamura M., Noritoshi T., Okazaki N., Takahashi R., Mogi T. Three-dimensional inversion of audio-magnetotelluric data acquired from the crater area of Mt. Tokachidake, Japan // Earth. Planet. Space. 2021. V. 73. P. 17. https://doi.org/10.1186/s40623-021-01502-4
  14. Tyagi D.Kr., Sehrawat R., Mittal R. Bera M.K, Sharma A.S. Modelling of terrain effect from the MT field data // Int. J. Innov. Technol. Explor. Engineer. (IJITEE). 2019. V. 9 (2). P. 5059–5062. doi: 10.35940/ijitee.B7756.129219
  15. Varentsov Iv. M. Methods of joint robust inversion in MT and MV studies with application to synthetic datasets / Spichak V.V. (ed.) Electromagnetic Sounding of the Earth’s Interior, V. 40 (2nd Edition) Amsterdam: Elsevier. 2015. P. 191–229. https://doi.org/10.1016/C2014-0-01934-X
  16. Varentsov Iv.M., Ivanov P.V., Lozovsky I.N. et al. Geoelectric models along the profile crossing the Indian Craton, Himalaya and Eastern Tibet resulted from simultaneous MT/MV soundings. The study of continental lithosphere electrical conductivity, temperature and rheology / A.A. Zhamaletdinov, Yu.L. Rebetsky (eds.). Springer Proc. in Earth Environm. Sci. Ch. V. 10. 2019. P. 72–82. https://doi.org/10.1007/978-3-030-35906-5_10

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагмент карты рельефа местности в окрестности Брахмапутрской впадины. Прямоугольником выделена область проведения трехмерного моделирования.

Скачать (402KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Двумерные модели: 2DT1 с УЭС осадочного чехла на ступенях лестницы ρsd = ρf = 2000 Ом ∙ м и коровым слоем с ρсr. = ρf; 2DТ2, 2DТ4б со слоями на глубинах Zcr = 20, 70 км с ρсr = 10 Ом ∙ м. В модель 2DТ4б на ее ступенях заданы чехлы с ρsd = 10 Ом ∙ м. В 2D-, 3D-моделях ось Y ориентирована на северо-восток, а ось X — на юго-восток.

Скачать (135KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (а) — Сечение модели 2DТ1 вдоль пр. 5zy; (б) — разрез 1D-инверсии — ρin (Hin) кривых ρxу = ρ||; (в) — псевдоразрез нормы типпера ||W|| на пр. 5zy. Справа — шкалы сопротивлений ρm и ρin (Hin). Сверху — точки моделирования (т.м.) МТ полей.

Скачать (391KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кривые кажущегося сопротивления ρyx = ρ⊥, ρxy = ρ|| на пр. 5zy моделей 2DT1 (а) и 2DТ2 (б), (в).

Скачать (138KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) — Сечение модели 2DТ2 (пр. 5zy); (б) — результаты 1D-инверсии кривых ρxy. Справа — шкалы сопротивлений ρm и ρin, слева глубины Zm и Hin. Под разрезом ρin (Hin) видна область отсутствия информации о ρin (Hin).

Скачать (248KB)
Метаданные
7. Рис. 6. (а) — Cечение модели 3DТ3 на уровне Zm = 6.5 км и номера точек моделирования МТ полей (т.м.). У чехла впадины ρsd = 10 Ом ∙ м, фоновое ρf = 5000 Ом ∙ м; (б) — распределение нормы типпера ||WZ|| на периоде T = 4 с.

Скачать (286KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сечения по пр. 2zy (а), пр. 5zy (в) модели 3DТ3 и 3D-модели 3DТ3а (д). Результаты 1D-инверсии кривых ρmxH в моделях: (б), (г) — 3DТ3 (ρf = 5000 Ом ∙ м); (е) — 3DТ3а (ρf = 2000 Ом ∙ м). Справа — шкалы ρm и ρin; сверху — точки моделирования. Положение впадины — на рис. 6а.

Скачать (588KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Кривые ρmxH на пр. 5zy и пр. 2zx моделей: (а), (б) — “лестница” 3DТ3, ρf = 5000 Ом ∙ м (рис. 6, рис. 7в); (в) — с плоской границей раздела земля–воздух модели в модели 3DТ3а с ρf = 2000 Ом ∙ м (рис. 7д).

Скачать (203KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Кривые ρmxH (пр. 5zy) моделей: (а) — 3DT4a; (б) — 2DT4б, во впадине ∆Zsd = 2 км; (в) — 3DT4в с плоской границей раздела земля–воздух, с ∆Zsd = 3 км за пределами впадины и с ∆Zsd = 4 км во впадине.

Скачать (214KB)
Метаданные
11. Рис. 10. (а) — Сечение по пр. 5zy модели 2DТ4б; (б), (в) — разрезы 1D-инверсии кривых ρmxH в моделях 2DТ4б (∆Zsd = 2 км) и 3DТ4а (во впадине ∆Zsd = 3 км, рис. 11а); (г) — псевдоразрез нормы типпера ||W|| в модели 3DТ4а. Пунктир — ||W|| в модели 2DТ4б. Справа — шкалы ρm, ρin и ||W||.

Скачать (587KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Сечения 3D-моделей и результаты 1D-инверсии кривых ρmxH на: (а), (б) — пр. 2zy (3DТ4а) и (в), (г) пр. 5zy — (3DТ4в). Справа — шкалы удельных сопротивлений ρm, ρin.

Скачать (683KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025